2014年環(huán)保工程師理論力學(xué)考試輔導(dǎo)

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多普勒效應(yīng)指出,波在波源移向觀察者時(shí)接收頻率變高,而在波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)接收頻率變低。當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)也能得到同樣的結(jié)論。但是由于缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備,多普勒當(dāng)時(shí)沒(méi)有用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、幾年后有人請(qǐng)一隊(duì)小號(hào)手在平板車(chē)上演奏,再請(qǐng)訓(xùn)練有素的音樂(lè)家用耳朵來(lái)辨別音調(diào)的變化,以驗(yàn)證該效應(yīng)。假設(shè)原有波源的波長(zhǎng)為λ,波速為c,觀察者移動(dòng)速度為v:
    當(dāng)觀察者走近波源時(shí)觀察到的波源頻率為(c+v)/λ,如果觀察者遠(yuǎn)離波源,則觀察到的波源頻率為(c-v)/λ。
    一個(gè)常被使用的例子是火車(chē)的汽笛聲,當(dāng)火車(chē)接近觀察者時(shí),其汽鳴聲會(huì)比平常更刺耳.你可以在火車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)聽(tīng)出刺耳聲的變化。同樣的情況還有:警車(chē)的警報(bào)聲和賽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)聲。
    如果把聲波視為有規(guī)律間隔發(fā)射的脈沖,可以想象若你每走一步,便發(fā)射了一個(gè)脈沖,那么在你之前的每一個(gè)脈沖都比你站立不動(dòng)時(shí)更接近你自己。而在你后面的聲源則比原來(lái)不動(dòng)時(shí)遠(yuǎn)了一步?;蛘哒f(shuō),在你之前的脈沖頻率比平常變高,而在你之后的脈沖頻率比平常變低了。
    產(chǎn)生原因: 聲源完成一次全振動(dòng),向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波,頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù),因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù),而觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào),是由觀察者接受到的頻率,即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。當(dāng)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的頻率會(huì)改變.在單位時(shí)間內(nèi),觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多,即接收到的頻率增大.同樣的道理,當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源,觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少,即接收到的頻率減小